2020-12-01 16:38:48 來源:知否
幾百年來，天文學家和物理學家一直在努力搞清楚太陽繫到底能「活多久」。而根據研究人員的最新模擬，考慮到各種重要影響因素，太陽系的「壽命」要遠遠低於上世紀所預測的一百億億年。
加州大學洛杉磯分校的天文學家喬恩•津克(Jon Zink)和密西根大學的天文學家康斯坦丁•巴蒂金(Konstantin Batygin)在新發表的論文中寫道，「理解太陽系的長期動態穩定性，是天體物理學最久遠的追求之一。這可以追溯到物理學家艾薩克•牛頓(Isaac Newton)的時期，他推測行星之間的相互作用最終會導致太陽系的不穩定。」
但預測壽命比我們想像的更為複雜。
根據N體問題(N-body problem)，參與動力系統、相互作用的物體數量越多，系統變化越複雜，對其預測越困難。所以，由於這種複雜性，如果超出一定時間跨度對太陽系天體的軌道進行預測，這種預測結果的準確性將難以保證。
天文學家在1999年曾做出預測，太陽系至少需要一百億億年才會慢慢解體。但喬恩•津克的研究團隊稱，這一估算遺漏了可能導致太陽系遭到破壞的一些重要因素。
首先，要考慮到太陽的存在。大約50億年後，隨著太陽的消亡，它會膨脹成紅巨星，吞沒水星、金星和地球。然後，它將釋放其近一半的質量，由恆星風吹向太空，剩下的白矮星將只有當前太陽質量的54%。這種質量的減少會減小太陽對其餘行星、外部氣體和冰巨星 ( Ice Giants )等的引力。
其次，當太陽系圍繞銀河系中心運行時，大約每2300萬年就會受到其它星球的擾動影響。研究人員寫道，「只要有足夠的時間，一些行星在運行過程中就會互相接近，從而分離或者破壞其他行星。」
考慮到這些額外的影響，喬恩•津克的研究團隊使用Shared Hoffman2 Cluster，對外部行星進行了10次N體模擬。這些模擬分成兩個階段，從開始直到太陽的質量損失階段，以及質量損失後的階段。雖然10次模擬不是一個龐大的統計樣本，但該研究團隊發現每次模擬都有類似的場景出現。
在太陽完成向白矮星的進化後，外行星的軌道擴大，但仍然保持相對穩定。不過，木星和土星以5:2穩定共振，即木星圍繞太陽每公轉五次，土星圍繞太陽公轉兩次。擴大的軌道以及行星共振使得太陽系更容易受到行星經過時擾動的影響。
300億年後，這種恆星擾動將那些穩定的軌道扭曲成了混亂的軌道，導致行星的損失。除了一顆行星外，所有的行星都脫離了它們的軌道，就像流氓行星一樣逃往銀河系。剩下的這顆孤獨的星球還將存在500億年，但它的命運已經註定。最後，它也將被經過的恆星所影響破壞。最終，在太陽變成白矮星1000億年後，太陽系便不復存在。
模擬的消亡時間比1999年提出的時間要短得多。研究人員還注意到，這取決於當前對銀河環境的觀測，以及對恆星飛行的估計，這兩者都可能發生變化。也就是說，以上估測的時間並非一成不變。
即使對太陽系消亡時間的估計確實發生了變化，距離估計的消亡時間還有數十億年。人類看到太陽系消亡的可能性將微乎其微。